Stoper na szkolną olimpiadę

Stoper na szkolną olimpiadę

Elektronika Praktyczna 8/98

P R O J E K T Y

Stoper na szkolną
olimpiadę, część 1

kit AVT−447

Trzeba przyznaÊ, øe uk³ady

publikowane dotychczas w†EP

zaspokaja³y przede wszystkim

potrzeby elektronikÛw -

hobbystÛw i†zawodowcÛw,

a†pozosta³e grupy

zainteresowaÒ by³y pomijane.

Przyk³adem s³abo

ìdopieszczonejî grupy s¹

sportowcy. Nie

skonstruowaliúmy, jak dot¹d,

ani jednego urz¹dzenia

dedykowanego klubom

sportowym i†szko³om.

A†przecieø i†w†tej

dziedzinie elektronika zajÍ³a

od dawna naleøne jej

miejsce. Przecieø obecnie

øadne zawody sportowe nie

mog¹ siÍ odbyÊ bez jej

udzia³u.

W pierwszej czÍúci

prezentujemy opis

podstawowego elementu

urz¹dzenia - cyfrowego

licznika czasu.

Chcia³bym zaproponowaÊ Czy-

telnikom budowÍ elektronicznego
stopera do pomiaru czasu trwania
biegÛw i†innych dyscyplin spor-
towych rozgrywanych ìna czasî.
Z†pewnoúci¹ wielu z†Was skwitu-
je ten pomys³ lekcewaø¹cym wzru-
szeniem ramion: jaki sens ma
budowa uk³adu, ktÛry moøna za
kilka z³otych kupiÊ w†kaødym
sklepie ze sprzÍtem sportowym?
Do wyboru mamy rozmaite stope-
ry: z†odczytem analogowym i†bar-
dziej nowoczesne z†odczytem cyf-
rowym.

To prawda, ale nie ca³a praw-

da. Nie s³ysza³em bowiem o†sto-
perze, ktÛry w³¹cza³by siÍ samo-
czynnie po wystrzale z†pistoletu
startowego.  Nic  mi  takøe  nie
wiadomo, aby za niewielkie pie-
ni¹dze moøna by³o kupiÊ stoper,
ktÛry samoczynnie zatrzymywa³-
by  siÍ  po  przekroczeniu  przez
pierwszego zawodnika linii mety.
Konia z†rzÍdem temu, kto wskaøe
mi miejsce zakupu stopera, ktÛ-
rego pole odczytowe umoøliwia-
³oby obserwacjÍ wynikÛw zawo-
dÛw przez publicznoúÊ, z†odleg-
³oúci kilkunastu czy nawet kilku-
dziesiÍciu  metrÛw!  Takie  urz¹-
dzenia s¹ oczywiúcie produkowa-
ne i†to przez czo³owych produ-

centÛw sprzÍtu pomiarowego, ale
koszt  ich  zakupu  z†pewnoúci¹
przekracza  moøliwoúci  ma³ego
klubu sportowego czy teø szko³y
o†profilu sportowym. Tym w³aú-
nie  uøytkownikom  dedykowane
jest przede wszystkim propono-
wane urz¹dzenie.

W†artykule opiszemy uk³ad

stopera wyposaøonego w†typowe
wyúwietlacze LED i†uk³ady nim
steruj¹ce. Jest to wersja urz¹dze-
nia przeznaczonego dla sÍdziego
i†nie  umoøliwiaj¹ca  obserwacji
wynikÛw przez widzÛw. Ale juø
w † p o p r z e d n i m   n u m e r z e   E P ,
w†dziale  ìMiniprojektyî,  opisa-
liúmy budowÍ uniwersalnego wy-
úwietlacza o†duøych rozmiarach,
do  wspÛ³pracy  z†ktÛrym  nasz
stoper jest w†pe³ni przygotowa-
ny.

Wystarczy wykonaÊ prost¹, do-

datkow¹ instalacjÍ i†wyúwietlony
wynik biegu bÍdzie widoczny dla
publicznoúci zgromadzonej nawet
na niewielkim stadionie. Wyúwiet-
lacz opisany w†lipcowym numerze
EP przyda siÍ nam takøe wtedy,
kiedy bÍdziemy budowaÊ uk³ad
do wyúwietlania wynikÛw me-
czÛw.

Proponowany uk³ad odznacza

siÍ wielk¹ prostot¹ i†³atwoúci¹

Stoper na szkolną olimpiadę

Elektronika Praktyczna 8/98

Rys. 1. Schemat elektryczny stopera.

wykonania. Zosta³
z a p r o j e k t o w a n y
tak, aby mogli go
wykonaÊ nie tylko
elektronicy  zawo-
dowcy i amatorzy,
ale  takøe  osoby
bardziej  pasjonu-
j¹ce  siÍ  sportem
niø  technik¹.  Do
wykonania  urz¹-
dzenia nie s¹ po-
t r z e b n e   ø a d n e
kosztowne  przy-
rz¹dy pomiarowe,
ani bogato wypo-
saøony  warsztat.
Wystarczy  umie-
jÍtnoúÊ  dobrego
lutowania i†trochÍ
uwagi, aby wyko-
n a Ê   p r e c y z y j n y
przyrz¹d nie wy-
magaj¹cy jakiekol-
wiek  uruchamia-
nia czy regulacji.
Zastosowane przy
k o n s t r u o w a n i u
stopera  elementy
s¹  tanie  i†³atwo
dostÍpne.

Opis dzia³ania

Schemat elekt-

ryczny  g³Ûwnego
bloku stopera po-
kazano na rys. 1.
Z†pozoru  schemat
moøe wydawaÊ siÍ
nieco  skompliko-
wany,  ale  z†pew-
noúci¹  kaødy  za-
uwaøy,  øe  sk³ada
siÍ on z†kilku po-
wtarzaj¹cych  siÍ
blokÛw funkcjonal-
nych. OmÛwimy je
kolejno.

Pierwszym blo-

kiem,  odpowie-
dzialnym  za  pre-
c y z j Í   d z i a ³ a n i a
urz¹dzenia, jest ge-
nerator  kwarcowy
Q1 wraz z†dzielni-
kiem czÍstotliwoú-
ci. W†uk³adzie za-
s t o s o w a n o   t a n i
i†³atwo  dostÍpny
generator o†czÍstot-
liwoúci 1MHz. Po-
niewaø  do  stero-
wania  stoperem
potrzebna jest czÍs-
totliwoúci  100Hz,

Stoper na szkolną olimpiadę

Elektronika Praktyczna 8/98

zastosowano prosty dzielnik czÍs-
totliwoúci przez 10000 zrealizowa-
ny na po³¹czonych kaskadowo
licznikach BCD IC10 i†IC11. Na
wyjúciu Q3 licznika IC10B otrzy-
mujemy sygna³ o ø¹danej czÍstot-
liwoúci 100Hz.

Za³Ûømy teraz, øe na-

sze urz¹dzenie jest do-
³¹czone do zasilania i†po
naciúniÍciu przycisku RE-
SET wszystkie liczniki zo-
sta³y wyzerowane. Pracuje
jedynie generator kwarco-
wy  dostarczaj¹c  sygna³
o†czÍstotliwoúci 1MHz na
wejúcie dzielnika czÍstot-
liwoúci i†na wejúcie zega-
rowe  przerzutnika  J-K
IC13A steruj¹cego prac¹
dzielnika. Wejúcie Start
stopera moøe byÊ do³¹-
czone do wyjúcia uk³a-
du wykrywaj¹cego huk
strza³u pistoletu starto-
w e g o

i † w s t Í p n i e

wystÍpuje  na  nim  stan  niski,
wymuszony  przez  po³¹czenie  z
mas¹ za pomoc¹ rezystora R2. Po
strzale z†pistoletu startowego na
wejúciu Start pojawi siÍ na krÛt-
ko stan wysoki, co spowoduje, øe
po nadejúciu najbliøszego dodat-
niego zbocza sygna³u zegarowego
na wejúcie CLK IC13A przerzut-
nik ten w³¹czy siÍ. OpÛünienie
tego  w³¹czenia  moøe  w†najgor-
s z y m   p r z y p a d k u   d a Ê   b ³ ¹ d
0,000001s,  co  nie  ma  øadnego
znaczenia  w†amatorskich,  a†na-
wet  zawodowych  spotkaniach
sportowych.  Konsekwencj¹  w³¹-
czenia przerzutnika IC13A bÍdzie
pojawienie siÍ stanu niskiego na
wejúciu zeruj¹cym (RST) licznika
IC11B i†rozpoczÍcie odmierzania
czasu.

Liczniki IC8A i†IC8B zliczaj¹

setne i†dziesi¹te czÍúci sekundy,
a†licznik IC5A pe³ne sekundy.
Problem, na szczÍúcie b³ahy, mie-
liúmy jedynie z†kolejnym liczni-
kiem odmierzaj¹cym dziesi¹tki
sekund. Minuta ma bowiem 60
sekund, a†wiÍc licznik IC5B nie
moøe liczyÊ do 10, ale musi byÊ
wyzerowany po osi¹gniÍciu sta-
nu ì6î, czyli 0110

(BIN)

. Do wy-

krywania tego stanu s³uøy bram-
ka  IC12C.  Pojawienie  siÍ  na
wejúciach tej bramki stanÛw wy-
sokich spowoduje powstanie na
jej wyjúciu stanu niskiego, ktÛry
po  zanegowaniu  przez  bramkÍ
IC12B spowoduje natychmiasto-
we  wyzerowanie  licznika  IC5B
i†rozpoczÍcie przez niego cyklu
zliczania  od  pocz¹tku.  Kolejne
liczniki zliczaj¹ minuty (IC2A)
i†dziesi¹tki minut - IC2B.

Pojawienie siÍ w†dowolnym

momencie  pracy  stopera  stanu
wysokiego na wejúciu Stop, zwyk-
le doprowadzanego z†wyjúcia toru
fotokomÛrki, spowoduje wy³¹cze-
nie przerzutnika IC13A i†dopro-
wadzenie stanu wysokiego na wej-
úcie  zeruj¹ce  licznika  IC11B,
a†w†konsekwencji wstrzymanie zli-
czania.  Zarejestrowany  wynik
bÍdzie wyúwietlany na wyúwiet-
laczach DP1..DP6 aø do momentu
jego skasowania za pomoc¹ przy-
cisku RESET.

ZwrÛÊmy jeszcze uwagÍ na

prze³¹czniki S2 i†S3. Prze³¹cz-
nik S2 powinien byÊ zwarty tuø
przed strza³em startera, a†prze-
³¹cznik  S3  w†momencie  po-
przedzaj¹cym osi¹gniÍcie przez
pierwszego zawodnika linii me-
ty. Zastosowanie tych prze³¹cz-
nikÛw zapobiega przypadkowe-
mu  w³¹czeniu  stopera  przez
g³oúne  düwiÍki,  o†ktÛre  nie
trudno na stadionie sportowym.
Uniemoøliwia ono takøe wy³¹-
czenie odliczania przez osobÍ,
ktÛra  mog³aby  przypadkowo
przejúÊ  przez  liniÍ  mety,  co
mog³oby  siÍ  zdarzyÊ  w†przy-
padku biegÛw na d³uøsze dys-
tanse.

Z³¹cza JP1..JP6 s³uø¹ do do³¹-

czenia do uk³adu dodatkowych
wyúwietlaczy o†duøych rozmia-
rach. SposÛb ich w³¹czenia zosta³
szczegÛ³owo opisany w†poprzed-
nim numerze EP (7/98).

Uk³ad zasilany jest z†zasilacza

stabilizowanego, zbudowanego
z†wykorzystaniem scalonego stabi-
lizatora 7805 - IC14.
Zbigniew Raabe, AVT

Podstawowe dane techniczne układu
stopera:

✗ Urządzenie umożliwia pomiar czasu w zakre−

sie od 0,01 s do 99 min i 99,99 s z dokładnoś−
cią 0,01 s, co wydaje się być zakresem całko−
wicie wystarczającym do oceniania wyników
większości amatorskich spotkań sportowych.

✗ Stoper może być uruchamiany za pomocą

układu odbierającego huk wystrzału z pistole−
tu startowego. Nie wyklucza to, oczywiście,
możliwości ręcznego uruchamiania stopera za
pomocą przycisku.

✗ Stoper może być zatrzymywany sygnałem z fo−

tokomórki  pracującej  w podczerwieni.  Prze−
cięcie  wiązki  światła  (w podczerwieni),  np.
przez pierwszego na mecie zawodnika, powo−
duje  natychmiastowe  zatrzymanie  odliczania
czasu. Także i w tym przypadku jest możliwe
ręczne zatrzymanie stopera.

✗ Zerowanie układu może być dokonane ręcznie,

za pomocą przycisku.

✗ Prezentacja wyników odbywa się na sześcio−

cyfrowym wyświetlaczu LED. Specjalne złącza
umożliwiają dołączenie do układu wyświetla−
czy siedmiosegmentowych o bardzo dużych
(wysokość 20 cm) wymiarach.

✗ Układ stopera może być zasilany z dowolnego

źródła napięcia stałego o wartości 7..16VDC,
niekoniecznie stabilizowanego. Natomiast za−
stosowanie dużych wyświetlaczy wymaga do−
łączenia osobnego zasilacza o napięciu min.
24VDC i wydajności prądowej ok. 1,5A. Speł−
nienie tego warunku może być kłopotliwe przy
zasilaniu układu z akumulatorów (w przypad−
ku sędziowania zawodów rozgrywających się
na stadionie, do którego nie doprowadzono in−
stalacji elektrycznej 220VAC). Rozwiązaniem
problemu może być bądź zastosowanie dwóch
połączonych szeregowo akumulatorów 12V
bądź przetwornicy 12/30VDC.